Аналого-цифровой преобразователь

 

Союз Советскик

Социапистическик

)республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ!

>869025 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) 3аявлеио 160180 (g3) 2873188/18-21 (53)М. КлЗ

Н 03 К 13/175 с присоединением заявки Йо (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений

N ofêðûòíй

Опубликовано 3009.81. Бюллетень Ж 36 (53) УДК 681 ° 325 (088.8) Дата опубликования описания 300981

I (72) Авторы изобретения

A.B. Ларин и В.Е. Назаров (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычисли-тельной и информационно-измерительной технике и предназначено для использования в устройствах преобразования (кодирования) аналоговых величин.

ИÇBестен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), содержащий счетчик, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), компаратор, ключ и генератор тактовых импульсов (1).

Этот АЦП сложей и имеет низкое быстродействие,которое определяется скоростью работы счетчика, ЦАП и компаратора. Причем устройства, обеспе- 15 чивающие работу АЦП на отдельных этапах, работают в ключевых режимах, что также снижает скорость работы АЦП.

ИзвестЕн аналого-цифровой преобразователь, содержащий прерыватель, 20 блок изменения уровней напряжения на постоянную величину, выпрямители, усилители и нуль-органы. При этом входом АЦП является прерыватель, выход которого соединен со входом первого каскада преобразования, состоящего из последовательно соединенных блока измениния уровня напряжения на постоянную величину, выпрямителя и усилителя, выход усилителя является 30

P входом следующего точно такого же преобразования и т..д. Кроме того, в каждом каскаде выхода блока изменения уровня напряжения на постоянную величину соединены со входами нуль"органов, выходы последних являются выходами всего устройства (2) .

Недостатком данного АЦП является наличие в нем N последовательно соединенных каскадов преобразования, каждый из которых состоит as устройства изменения уровня напряжения на постоянную величину, выпрямителя и .усилителя. Поскольку отдельные элементы каскадов преобразования в этом устройстве не являются идентичными, то динамическая ошибка преобразования растет по мере увеличения каскадов (разрядов) АЦП за счет разбросов параметров устройств изменения уровня напряжения на постоянную величину (коэффициентов передачи) .выпря воителей (начальные участки, крутизнаj и усилителей (коэффициент усиления) . При большом количестве каскадов N, разброс параметров этих элементов приведет к увеличению ошибки преобразования, что являет869025

О ()=1А „ А() )

Это напряжение поступает на нуль= орган 6, где определяется его знак, т.е. значение элемента кода в старшем разряде. Если U„(t)70, т.е.

d0 ся сущ ственным недостатком данного

N-разрядного АЦП.

Цель изобретения«увеличение точности преобразования °

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержащий переключатель, первый вход которого соединен со входной шиной, усилитель, выход которого соединен с первым входом вычитающего блока, и фазовый детектор, выход ко.торого соединен со входом нуль-орга- tO на, введены ограничитель и блок управления, выход которого соединен со вторым входом переключателя, третий вход которого соединен с.выходом вычитающего блока и первым входом детек-)5 тора, а выход подключен ко входу усилителя и через ограничитель ко второму входу вычитающего блока и второму входу Фазового детектора.

На чертеже представлена структурная схема аналого-цифрового преобразователя.

Предлагаемое устройство содержит переключатель 1, ограничитель 2, усилитель 3, вычитающий блок 4, фазовый детектор 5, нуль-орган б, блок

7 управления, входную шину 8. устройство работает следующим образом.

На вход АЦП поступает непрерывный комплексный радиосигнал, являю- 30 щийся аддитивной смесью полезного сигнала и шума

U „(t)=A(%)cos (<, М(Ц)

В начале цикла работы АЦП вход 35 усилителя 3 в течении времени, необходимого для преобразования в кас каде, состоящем из ограничителя 2, усилителя 3, вичитающего блока 4 и фазового детектора 5, соединен со входом АЦП через переключатель 1.

На выходе амплитудного ограничителя 2 имеем напряжение Up < (t) .о о("о оэ 1 о ()1 где U < - уровень ограничителя 2, ко- 45 торый выбираем равным максимальному значению амплитуды A „ входного сигнала, а коэффициейт усиления К усилителя 3 полагаем равным 2, т.е.

По = Aò à K = 2 50

На выходе вйчитающего блока 4 после однократного преобразования получается напряжение U<(t)

А х

У„(Ц= К0 ф-0 (Ь)= 1(А(Ф)- . icos (@4+ 9(4))

На выходе. Фазового детектора 5 посЛе однократного преобразования . выделяется сигнал U„(t) разностной частоты

A(t) ) (так как А,ъ0), то знаA спаi. чение элемента кода старШего разряда равно единице, если U,(t) <О, то значение элемента кода старшего разряда равно нулю.

Через время ь после начала цикла работы АЦП блок 7 управления переключает переключатель 1 в положение, при котором напряжение U (t) с выхода вычитающего устройства 4 через переключатель 1 поступает на входы ограничителя 2 и усилителя 3. С этого .момента начинается определение кода в следующем разряде.

На входы вычитающего блока 4 .поступают напряжения () Атд хсоз Г ф+Ч(+)) и, ж,()=щ(t) =4(A(t) )сж (<<+q(t))

I с выходов ограничителя 2 и усилителя 3 соответственно.

На выходе вычитающего блока 4 после двукратного преобразования получается напряжение О () g(<)= 4l„(t)-U6t>(1)=4((Ц- А icos ((Oо (Ц

На выходе Фазового де тора 5 после двукратного преобразования выделяется напряжение (цф) разнос ной частоты я(- +%((-4 рщ Д 1

1 которое опять поступает на вход нуль-органа б, где определяется знак этого напряжения.

Аналогично предыдущему, элементу кода следующего разряда присваивается значение единицы, если A(t)>

3 3

) «4 А, а и нуль если A(t)(— 4 А рду

Затем напряжение U<(t) c выхода вычитающего блока 4 поступает на входы ограничителя 2 и усилителя 3, где происходит определение значения элемента кода в следующем разряде и т.д. до тех пор, пока не будет определено значение элемента кода в младшем разряде.

Количество разрядов N в предлагаемом АЦП определяется формулой

N = у

Т

l где Т - длительность цикла работы всего АЦП, или период переключения электронного переключателя 1; — время, необходимое для однократного преобразования в каскаде.

После определения значения кода в младшем разряде, блок 7 управления переключает переключатель 1 в положение на время Г, при котором начинается новый цикл работы АЦП. Таким об азом,.нуль-орган б выдает последовательность 0 и 1, временной ин869025

Составитель Л. Беляева

ТехредЛ.Пекарь Корректор,Н. Швыдкая

Редактор Л. Пчелннская

Заказ 8355/84

Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тервал между которыми равен времени преобразования в одном каскаде.

Последовательность 0 и 1 соответствует последовательному коду входной величины в момент измерения.

Длительность полного цикла предлагаемого АЦП в N раз больше времени ь однократного преобразования в каскаде, следовательно, быстродействие предлагаемого АЦП не хуже известного АЦП. В предлагаемом устройстве входная величина многократно преобразуется в одном н том же каскаде преобразования, поэтому динамическая ошибка преобразования в нем меньше,чем в известном АЦП за счет исключения неидентичности характеристики каскадов преобразования.

Более высокая точность преобразования АЦП позволяет значительно уменьшить ошибку преобразования аналоговой информации в цифровую и повысить качество преобразования.

Формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь, содержащий переключатель, первый вход которого соединен со входной шиной, усилитель., выход которого соединен с первым входом вычитающего блока, и фазовый детектор, выход которого соединен со входом нуль-органа,. о .т л и ч а ю шийся тем, что с целью повиаения точности преобразования, в него введены ограничитель и блок управления, выход которого соединен со вторым входом переключателя, третий вход которого соединен с выходом вычитающего бло:ка и первым входом фазового детектора, а выход подключен ко входу усилителя и, через ограничитель ко второму входу вычитающего блока и втоt5 рому входу фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

26 1. Зарубежная радиоэлектройика ю 1975, В 1ю с. 66..

2. Хриэман С.С. Цифровые измерительные приборы. Киев, 1963, ч. 43.